摘要：為了保證雷蒙磨機正常工作，減小磨機故障和提高磨粉質(zhì)量和效益，均勻適量的給料是保證磨機最佳負荷運作提高效益的基礎(chǔ)，需要隨時監(jiān)測磨機負荷情況，防止出現(xiàn)堵機和空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，文中正是基于雷蒙機的工作原理實現(xiàn)了一款雷蒙機自動給料機控制器，并詳細論述了給料機控制器的設(shè)計方法以及實際設(shè)計需要考慮的注意事項。產(chǎn)品投入應(yīng)用后，性能穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：雷蒙磨機；振動給料機；交流電流采樣；單片機調(diào)相；可控硅

    雷蒙磨機在滑石等粉體行業(yè)將主要向高可靠性、節(jié)能、精確、自動工況監(jiān)視和自動控制等方向發(fā)展。其可以采用可控硅供電、交流變頻調(diào)速、油脂集中潤滑、減震等措施，并有工況監(jiān)測和微機自動控制雷蒙磨粉機等裝置。本文從實際項目中為保證滑石磨粉的質(zhì)量與提高生產(chǎn)效益出發(fā)設(shè)計了一款基于PID算法的自動給料控制系統(tǒng)；該產(chǎn)品實現(xiàn)對物料的均勻供給從而使磨機處于最佳負荷運轉(zhuǎn)，防止了堵機和空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，其在減小磨機故障和提高磨粉質(zhì)量、節(jié)能增產(chǎn)方面效果顯著，文中主要介紹了雷蒙磨機的工作原理以及討論了在雷蒙磨機自動給料控制設(shè)計過程中的詳細設(shè)計方法以及實際設(shè)計需要考慮的注意事項：改產(chǎn)品研制成果已投入使用，操作簡便、功能齊全、性能可靠，得到了用戶的普遍好評。

1 雷蒙磨機工作原理
    雷蒙磨機由主機、分級機、鼓風(fēng)機、斗式提升機、電磁振動給料機、儲料斗、鄂式破碎機、管道系統(tǒng)、電控柜等組成。工作原理框圖如圖1所示。

    雷蒙磨機起動時必須按下列步驟進行：
    (1)起動提升機；
    (2)起動破碎機，起動完畢后即可加物料破碎，使儲料斗有一定的物料儲備；
    (3)起動分級機，并按產(chǎn)品細度調(diào)到所需轉(zhuǎn)速；
    (4)起動鼓風(fēng)機，起動完畢后打開進風(fēng)管閥門；
    (5)起運主機，為使磨輥、磨環(huán)不過多磨損及避免機器振動過大，主機空轉(zhuǎn)時間不宜過長即不超過2分鐘。為不使主機起運負荷過大，起動時主機內(nèi)不允許有過多的物料；
    (6)起動振動給料機，并將振幅按要求調(diào)整好；
    關(guān)機的順序為停止給料然后停主機、停風(fēng)機、最后停分級機。為了保證雷蒙磨機正常的工作、減小磨機故障和提高磨粉質(zhì)量，雷蒙磨機開機必須按照以上的開關(guān)機順序，并且要隨時監(jiān)測磨機負荷情況，防止出現(xiàn)堵機和空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

2 自動給料控制的設(shè)計實現(xiàn)
2．1 設(shè)計方案
    要實現(xiàn)雷蒙磨機自動給料，首先要完成的工作就是實時檢測磨機的工作負荷情況，根據(jù)負荷的情況通過微機處理分析控制給料機實現(xiàn)自動增加或減少給料?？梢酝ㄟ^雷蒙磨機的主機電流或者風(fēng)機電流來反應(yīng)磨機的負荷情況，經(jīng)過實際考察所得：①主機電流的變換范圍很大，并且在工作點處的電流抖動的很大，無法很準(zhǔn)確的反應(yīng)磨機的工作負荷情況。②風(fēng)機電流變換范圍也比較大，但是當(dāng)時風(fēng)機電流當(dāng)主機負荷化時反應(yīng)很靈敏，一旦主機超負荷，風(fēng)機電流就很快的降下來(注：風(fēng)機電流隨著負荷的情況向相反方向變化)。因此為了更準(zhǔn)確實現(xiàn)自動給料，本設(shè)計采用風(fēng)機電流作為輸入信號，運用現(xiàn)在比較成熟的PID控制算法，驅(qū)動給料機，構(gòu)成了一個完整的閉環(huán)系統(tǒng)，如圖2所示。

2．2 風(fēng)機電流采樣
    雷蒙機風(fēng)機電流動態(tài)范圍為0-150A，風(fēng)機的變化間接的反應(yīng)了主機負荷情況。要保證準(zhǔn)確的反應(yīng)主機的負荷情況，對于風(fēng)機電流的采樣要保證采樣電路可以識別2A的電流，因此設(shè)計的風(fēng)機電流既要保證大的電流動態(tài)范圍同時由于保證較高的檢測靈敏度。鑒于以上要求采用交流采樣方法，取風(fēng)機電流2次線圈的電流(0-5A)再經(jīng)緊密電流互感器取樣電流值。為了方便單片機實現(xiàn)電流的采集將電流互感器的輸出雙極性交流信號加一定的偏置，然后由AD采集到單片機內(nèi)部。為了檢測電流的有效值，本設(shè)計在單片機內(nèi)部實現(xiàn)一個軟件的峰值保值器，采集大于一個周期的信號，在一次采集后找出最大值，在將最大值換算成有效值，最后按照一定比例轉(zhuǎn)換成風(fēng)機電流值。前端采集電路如圖3所示。該采集方案在實際的產(chǎn)品上測試驗證檢測可以識別1A的電流，滿足設(shè)計要求。

2．3 輸出執(zhí)行單元設(shè)計
    (1)振動給料機原理
    給料機電磁線圈的電流是經(jīng)過單相半波整流的，當(dāng)線圈接通后在正半周內(nèi)有電流通過，銜鐵與鐵芯之間便產(chǎn)生了一脈沖電磁力互相吸引，這時槽體向后運動，激振器的主彈簧發(fā)生變形儲存了一定的勢能，在負半周線圈中無電流通過，電磁力消失，主彈簧釋放能量，使銜鐵和鐵芯朝反方向離槽體向前運動，于是電磁振動給料機以交流電源的頻率作每分鐘3000次的往復(fù)振動，由于槽體的底平面與激振力作用線有一定的夾角，因此槽體中的物料沿拋物線的軌跡連續(xù)不斷地向前運動。調(diào)節(jié)整流電壓的高低，即可控制電磁振動給料機的送料量。給料機采用可控硅整流供電。改變可控硅的導(dǎo)通角，即可控制輸出電壓的高低。根據(jù)使用條件，可取不同信號來控制可控硅導(dǎo)通角的大小以達到自動定量送料的目的。
    (2)振動給料機驅(qū)動設(shè)計
    本部分設(shè)計主要是利用單片機資源實現(xiàn)調(diào)相功能，從而驅(qū)動單向可控硅實現(xiàn)可控整流電壓來控制振動給料機。設(shè)計中利用單片外部中斷口捕捉交流過零點，然后開啟移相定時器，該定時器的初值是換算成可控硅的移相角，改變定時器初值并可實現(xiàn)任意值的移相。輸出的控制器信號通過光耦隔離后加到可控硅的控制極上。
    (3)控制器軟件的設(shè)計
    軟件部分包括AD采集控制、輸出控制單元、顯示單元、用戶按鍵控制單元和PID控制算法。控制器軟件運行流程圖如圖4所示，上電后程序檢測按鍵有無按下，用戶可以設(shè)定工作電流值，然后采集一次電流值，當(dāng)PID控制時間到后執(zhí)行PID算法，更新輸出值。外部中斷服務(wù)程序主要是用于檢測交流過零點，實現(xiàn)調(diào)相功能。

3 結(jié)束語
    本文分析了雷蒙磨機以及振動給料機工作原理，并且詳細闡述了自動給料機控制器的設(shè)計方案，對控制器的關(guān)鍵技術(shù)也進行詳細闡述。本文所設(shè)計的自動給料控制器成果已投入生產(chǎn)使用，其操作簡便、功能齊全、性能穩(wěn)定，得到了用戶的普遍好評。